ТермоФаг
 
Звоните нам бесплатно My status Skype Главная Информация Статьи
Другие полезные статьи
Измерители-регуляторы температуры. Системы управления микроклиматом.

Приведем примеры сложных для регулирования и управления объектов:
– АСУ технологическими процессами с большим транспортным запаздыванием. К таким достаточно компактным системам относятся и САУ кормоприготовителей, пастеризаторов и других подобных объектов. В этих системах обычно контролируется одна-две величины, содержатся один-два исполнительных органа, несколько аварийных датчиков и механизмов. Так как, несмотря на конструктивные ухищрения, транспортное запаздывание велико, применение ПИД-регуляторов приводит к плохим динамическим и технологическим свойствам установки. Регулируемые объекты для данного класса процессов обычно содержат три и

более режима работы (включение, выход на режим, оптимизация производительности, выключение и пр.). В каждом из режимов управление производится по специальному алгоритму.
– Системы управления микроклиматом.
Наиболее простыми среди этого класса являются АСУ микроклиматом жилых и общепроизводственных помещений. В АСУ входят программный задатчик (он изменяет температуру в течение суток и по календарю, чем достигается экономия энергии), клапан центрального отопления, резервный калорифер, вентилятор. Как правило с вентиляцией и программным задатчиком сложностей не возникает, однако система отопления имеет большое транспортное запаздывание, и применение ПИД-регуляторов приводит к слишком медленной реакции системы на возмущающее и задающее воздействие. Кроме того, при отключении центрального отопления, резком снижении температуры улицы необходимо изменять параметры алгоритма регулирования.
К этим проблемам в САУ микроклиматом животноводческих помещений добавляются другие. Для этой задачи требуется более активная вентиляция, при этом применяются кондиционеры и экономайзеры. Кроме того, в птичниках требуется канал регулирования влажности. В процессе работы часто возникает необходимость изменять коэффициенты настройки регуляторов. Эти же проблемы возникают при автоматизации управления микроклиматом овощехранилищ. Дополнительная загрузка и разгрузка изменяют характеристики хранилища и ухудшают качество работы ПИД- регуляторов. Кроме того, на работу САУ оказывает большое влияние состояние измерительных элементов системы, их надежность.
В России сосредоточено большое количество теплиц блочного типа, где используются морально и физически устаревшие системы автоматического управления технологическими процессами. Данный тип САУ, как правило, является многомерным. Используются регуляторы аналогового типа с ПИ- и ПИД- законами регулирования и одним контуром регулирования. Эти системы не обеспечивают качественного, энергоэкономного управления технологическими процессами: они обладают низкой точностью поддержания температуры, особенно при быстро меняющихся внешних воздействиях. При увеличении коэффициента передачи регулятора система переходит в неустойчивый режим работы. Основной причиной неустойчивой работы является запаздывание в контуре обогрева теплицы: на рис.1а показан процесс изменения температуры в теплице, при резком уменьшении температуры кровли и при регулировании системой G-200 (ПИД-закон регулирования). Как видно из рис.1а инерционность водяного отопления (постоянная времени равна 35 мин.) примерно в три раза превышает соответствующие величины для охлаждения кровли во время осадков. Транспортное запаздывание (Тз) в системе отопления составляет 30мин., а для охлаждения кровли при осадках –отсутствует. Как видно из рис.1б, это несоответствие не позволяет САУ, построенной по типовым ПИ- и ПИД-схемам, обеспечить необходимую точность поддержания температуры. Люфт вентиля усугубляет эту проблему. Всё это приводит к длительному и значительному уходу температуры от оптимального режима и к лишним затратам тепловой энергии (рис.1б -Тв-ПИД ). При попытке увеличения коэффициента усиления ПИД-регулятора (для ускорения регулирования) система переходит в колебательный режим. Параметры регулятора установлены оптимальными по методике Циглера и уточнены экспериментально. По кривой температуры воздуха в теплице видно неудовлетворительное качество регулирования – чрезвычайно большая длительность процесса установления необходимого температурного режима. К такому же длительному отклонению от режима выращивания приводят и другие источники воздействий (полив, солнечная радиация и т.п.), так как нет взаимосвязного регулирования температурой и другими параметрами и процессами. Это приводит к ухудшению режимов выращивания, снижению урожайности и увеличению потребления энергии. Улучшение качества управления микроклиматом значительно повышает эффективность производства: снижает энергозатраты и увеличивает урожайность.

 Эффективность

Итак, можно отметить две причины плохого качества управления подобными объектами при помощи типовых регуляторов:
1. Большое транспортное запаздывание to в цепи управляющего воздействия. При соотношении tо/tи > 0.2 ПИД- регуляторы обладают низкой точностью поддержания регулируемого параметра, особенно при быстро меняющихся внешних и внутренних возмущающих факторах. Даже при оптимальной настройке наблюдается замедленная реакция на скачок в задании или внешнее возмущающее воздействие (см. рис.1б), а при увеличении коэффициента передачи регулятора система переходит в неустойчивый (колебательный) режим работы.

2. Влияние внутренних и внешних возмущающих факторов. К этим внешним и внутренним факторам относятся:
– резкое изменение внешних условий, приводящее к резкому изменению состояния системы – Х(t). Например, в теплицах выпадение осадков приводит к значительному охлаждению и увеличению теплопроводности
кровли теплиц. Повышение солнечной радиации приводит к необходимости зашторивания (для выращивания цветов). В пастеризаторах этим возмущающим фактором является исходная температура сырья, а в кормоприготовителях – влажность зерна. К этому ряду факторов относится и переменная загрузка сырья в различных технологических процессах;
– включение и выключение дополнительных технологических процессов. Например, в теплицах включение полива значительно изменяет климатические параметры теплицы. Включение досвета приводит к такому же результату;
– отказы и аварии оборудования: отказы исполнительных органов (нагреватели, электромоторы, форточки и пр.) и отказы компонентов САУ: компьютера, блока питания и пр. К авариям относится, например, нарушение целостности кровли в теплицах, что резко меняет параметры объекта регулирования;
– отказы датчиков. Отказы датчиков выделены в отдельную графу, т.к. имеется возможность самодиагностики и многократного резервирования этой части системы путем применения избыточного количества датчиков и микропроцессорной обработки.
Система управления должна учитывать эти факторы при регулировании, при этом она должна быстро реагировать на изменения в своем состоянии, в состоянии объекта и соответственно изменять алгоритмы и параметры регуляторов, а также выдавать диагностические сообщения (сигналы). Следует отметить, что известные алгоритмы адаптации при воздействии быстровлияющих возмущающих факторов неэффективны, т.к. они требуют значительного времени наблюдения и рассчитаны на медленное изменение параметров объекта (процесса). Требуется, таким образом, во-первых применять алгоритм регулирования с необходимым качеством управления в условиях большого транспортного запаздывания, во вторых, учитывать возмущающие факторы при регулированиии и в настройке коэффициентов САР.

Управление по отклонению и по возмущению.
САУ с моделью объекта. В данном цикле статей до этого описывались лишь системы управления с обратной связью по отклонению от задания. Однако, используется также принцип управления по возмущению, в условиях, если возмущающую величину можно померить. Приведем два примера использования этого принципа. В теплицах основным возмущающим факторами является температура кровли и солнечная

радиация. Отечественные умельцы учитывают эти факторы применением специального «стеклянного датчика», который представляет собой резистор из тонкой медной проволоки, залитой жидким стеклом. Он прикреплен на остеклении кровли теплицы и включен последовательно с датчиком температуры воздуха в теплице. Таким образом, изменение внешней температуры сразу же изменяет выходную величину регулятора, к этому же приводят осадки и повышенная солнечная активность. Такое решение улучшает характеристики САР. Однако, при использовании типовых ПИД- регуляторов это улучшение невелико. Следует использовать каскадную схему регулятора (см. рис.2 и предыдущую статью в «АиП» № 6) и подмешивать сигнал со «стеклянного» датчика во внутренний контур управления температурой воды системы отопления. В пастеризаторах не надо применять каскадную схему регулятора, так как влияние скачкообразного изменения температуры сырья можно компенсировать применением дополнительного датчика температуры сырья на входе пастеризатора. Сигнал с этого датчика следует «подмешать» в определенной пропорции к выходному сигналу САР, который определяет мощность ИК облучателя. Из вышеприведенных примеров следует, что задание выходного сигнала в зависимости от возмущающего воздействия не что иное, как использование статической модели объекта. Действительно, если мы знаем, например, что на каждый градус понижения температуры кровли для теплиц необходимо примерно на два градуса поднимать температуру воды в системе обогрева, то при резком изменении температуры кровли мы можем очень быстро изменить температуру воды на соответствующую величину. Коэффициент пропорциональности Км (в примере Км = 2) является параметром статической модели объекта. Так как Км точно определить нельзя (он как правило меняется во времени), необходимо дополнительно применить контур обратной связи по отклонению (см. рис. 2). Сочетание этих двух подходов дает отличные результаты, однако требует дополнительного датчика и еще одного коэффициента настройки. Только микропроцессорные САР позволяют реализовать и более сложные модели объекта, учитывающие динамику влияния возмущений. Эффективность применения такой САУ показана на рис.1. Уход от
задания для АСУ с моделью значительно меньше по сравнению с ПИД-регулятором.

 Эффективность

Рассмотрим случаи, когда померить возмущающий фактор не представляется возможным или если датчик установить нельзя (или очень дорого). Возможны два варианта: во-первых, если можно определить присутствие возмущающего фактора при помощи логического датчика (контакта), или логической переменной включения дополнительного технологического процесса; во-вторых, если присутствие возмущающего фактора можно определить по динамике регулируемого процесса. Последний вариант удобно использовать при регулярном процессе изменения примерно одинакового воздействия, например при регулярной загрузке и разгрузке сырья. Вышеперечисленные аспекты приводят к использованию ситуационной модели для выбора алгоритмов управления. В этом случае систему регулирования можно рассматривать как систему с переменной структурой (СПС), управляемой по ситуационной модели. Такой подход

позволяет более качественно и в меньшие сроки разрабатывать сложные АСУТП (например поточные линии, в частности в обрабатывающей). Для управления технологическими процессами СПС пока применяются редко. Например, в условиях скачкообразного возмущения ПИ- регулятор с переменной структурой был использован Г.А.Гуляевым для «управления шахтной зерносушилкой как объектом автоматического регулирования влажности обработанного зерна». Система работает в режиме непрерывного переключения двух алгоритмов управления. Переключение производится по информации об изменении величины и знака ошибки регулирования и знака ее производной.

Составлено по материалам Аркадия ЕРКОВА,
Алексея ХОРОШАВЦЕВА

Источник: http://logic-bratsk.ru/
Последние новости Популярные статьи Контакты

Телефоны для связи:



Техническая поддержка
с 10-00 до 17-00 мск
E-mail: sale@climcam.ru
climcam.spb@inbox.ru

Просмотреть схему проезда

Региональные представители »
Copyright © , 2017. Все права защищены.
Любое полное или частичное воспроизведение материалов сайта возможно
только при наличии активной гиперссылки на источник: http://www.climcam.ru
Климатическая камера, испытательная камера, термооборудование, климатическое и лабораторное оборудование. Производство, продажа, модернизация, техническое обслуживание, ремонт. – ©

Viewable With Any Browser Valid XHTML 1.0 Transitional Правильный CSS! Display the location of this web page [no-www Class A] Russia

Находится в каталоге Апорт Rambler's Top100

Измерители-регуляторы температуры. Системы управления микроклиматом.. Информация. Статьи. Климатическая камера. Испытательная камера. Производство и модернизация.климатических технологий лабораторного оборудования испытаний исследований климатических технологий лабораторного оборудования испытаний исследований Статьи 632305222316434